Тэнцвэртэй исэлдэн ангижрах урвалд яагаад чөлөөт электрон байдаггүй вэ

Тэнцвэртэй исэлдэн ангижрах урвалд яагаад чөлөөт электрон байдаггүй вэ?

Оршил:

Химийн урвалын тухайд исэлдэн ангижрах урвалууд нь янз бүрийн химийн зүйлүүдийн харилцан хувиралд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Эдгээр урвалууд нь урвалжуудын хооронд электрон дамжуулалттай холбоотой бөгөөд энэ нь өөр өөр исэлдэлтийн төлөвтэй бүтээгдэхүүн үүсэхэд хүргэдэг. Гэсэн хэдий ч тэнцвэртэй исэлдэн ангижрах урвалын нэг өвөрмөц тал бол чөлөөт электрон байхгүй байх явдал юм. Энэ нийтлэлд бид энэ үзэгдлийн цаад шалтгааныг судалж, исэлдэн ангижрах урвалыг зохицуулдаг үндсэн зарчмуудыг судлах болно.

Редокс урвалын үндэс

Исэлдэлт-буурах урвал гэгддэг исэлдэлтийн урвалууд нь химийн урвалын чухал дэд хэсэг юм. Эдгээр урвалууд нь нэг зүйлээс (бууруулах бодис) нөгөө зүйл рүү (исэлдүүлэгч бодис) электрон шилжүүлэхийг хамардаг. Бууруулах бодис нь электроноо алдаж, исэлддэг бол исэлдүүлэгч бодис нь эдгээр электроныг хүлээн авч, буурах болно. Электронуудын дамжуулалтыг хөнгөвчилснөөр исэлдэлтийн урвалууд нь өөр өөр исэлдэлтийн төлөвтэй шинэ бүтээгдэхүүн үүсэхэд хүргэдэг.

Тэнцвэртэй исэлдэн ангижрах урвалд яагаад чөлөөт электрон байдаггүйг ойлгохын тулд бид исэлдэлтийн төлөвийн тухай ойлголтыг ойлгох хэрэгтэй. Химийн бодисын атом бүр исэлдэлтийн төлөвтэй байдаг бөгөөд энэ нь урвалын явцад олж авсан эсвэл алдсан электронуудын тоог илэрхийлдэг. Төвийг сахисан молекул эсвэл ионы хувьд исэлдэлтийн төлөвийн нийлбэр үргэлж тэг байх ёстой. Тиймээс урвалжуудын хоорондох электронуудын хөдөлгөөн нь исэлдэн ангижрах урвалын нийт исэлдэлтийн төлөвийн тэнцвэрийг хангадаг.

Исэлдэн ангижрах урвалыг тэнцвэржүүлэх үүрэг

Системд болж буй химийн процессыг үнэн зөв дүрслэхэд исэлдэн ангижрах урвалыг тэнцвэржүүлэх нь чухал юм. Тэнцвэртэй тэгшитгэл нь урвалж бодисыг бүтээгдэхүүн болгон хувиргах явцад масс ба цэнэгийн хадгалалтыг харуулдаг. Ийм учраас химийн тэгшитгэлүүд нь массын хадгалагдах хууль ба цэнэгийн хадгалагдах хууль зэрэг хадгалалтын үндсэн хуулиудыг дагаж мөрдөх ёстой.

Исэлдэн ангижрах урвалыг тэнцвэржүүлэхдээ хоёр аргыг түгээмэл ашигладаг: хагас урвалын арга ба исэлдэлтийн тооны арга. Хоёр арга хоёулаа исэлдэлт ба бууралтад ордог зүйлийг тодорхойлох, тэдгээрийн исэлдэлтийн түвшинг тодорхойлох, коэффициентийг тохируулах замаар нийт урвалыг тэнцвэржүүлэхийг хамардаг. Эдгээр коэффициентууд нь урвалж бодис ба бүтээгдэхүүний хоорондох стехиометрийн харьцааг илэрхийлж, тэгшитгэлийн хоёр тал дахь атомын тоо болон цэнэгийн тоо тэнцүү хэвээр байхыг баталгаажуулдаг.

Редокс урвал дахь электрон дамжуулалт

Исэлдэн ангижрах урвал дахь чөлөөт электронуудын тухай ойлголтыг ойлгохын тулд бид электрон дамжуулалтын мөн чанарыг судлах ёстой. Электрон дамжуулалт нь атом эсвэл ион электроноо алдах эсвэл нэгтгэх үед үүсдэг бөгөөд үүний үр дүнд түүний исэлдэлтийн төлөв өөрчлөгддөг. Эдгээр электроныг хүлээн авах эсвэл хандивлах чадвартай урвалын орчин байхгүй үед электронууд чөлөөтэй оршин тогтнож чадахгүй.

Исэлдэн ангижрах урвалд электронууд нэг зүйлээс нөгөө зүйл рүү химийн холбоогоор дамжин шилждэг. Жишээлбэл, натри (Na) ба хлор (Cl) хоорондын натрийн хлорид (NaCl) үүсэх урвалыг авч үзье. Натри нь нэг электроноо алдаж, Na⁰-ээс Na⁺ болж хувирдаг бол хлор нь уг электроныг амархан хүлээн авч, Cl⁰-ээс Cl⁻ болж хувирдаг. Электрон нь урвалд чөлөөтэй хөвдөггүй; энэ нь зөвхөн шинээр үүссэн ионуудын хоорондох электрон саармаг чанарын шалгуурыг хангах зорилготой юм.

Редокс урвалын электрохимийн шинж чанар

Исэлдэн ангижрах урвалууд нь цахилгаан химийн шинж чанартай бөгөөд дамжуулагч систем дэх электронуудын хөдөлгөөнийг хамардаг. Электрохими нь цахилгаан үүсгэдэг эсвэл хэрэглэдэг эдгээр урвалуудыг судалдаг. Химийн энэ салбар нь электронуудын хөдөлгөөн ба электрод-электролитийн хил дээр явагддаг химийн өөрчлөлтүүдийн хоорондын хамаарлыг судалдаг.

Электрохимийн эсийн дотор исэлдэн ангижрах урвалыг хоёр хагас урвалд хувааж болно: анод дээр явагддаг исэлдэлтийн хагас урвал ба катод дээр явагддаг бууралтын хагас урвал. Электронууд нь анодоос катод руу гадаад хэлхээгээр урсаж, цахилгаан гүйдэл үүсгэж, ашигтай ажил хийх боломжийг олгодог.

Электрохимийн урвалын үед дамжуулагч орчны гадна чөлөөт электрон байхгүй нь илэрхий байдаг. Анод ба катодын хоорондох электрон солилцоо нь эсийн доторх цэнэгийг тэнцвэржүүлэхийг баталгаажуулдаг. Гадаад хэлхээ нь электрон урсгалын замыг гүйцээж, исэлдэн ангижрах урвалаар үүссэн цахилгаан энергийг ашиглах боломжийг олгодог.

Цэнэгийн хадгалалт ба чөлөөт электрон байхгүй байх

Исэлдэн ангижрах урвалыг зохицуулах үндсэн зарчмуудын нэг бол цэнэгийн хадгалалт юм. Аливаа тэнцвэртэй химийн тэгшитгэлд урвалд орж буй бодисын талын нийт цэнэг нь бүтээгдэхүүний талын нийт цэнэгтэй тэнцүү байх ёстой. Энэ зарчим нь урвал нь цэнэгийн хадгалалтын хуулийг дагаж мөрдөхийг баталгаажуулдаг.

Исэлдэн ангижрах урвалыг тэнцвэржүүлэх үед тэгшитгэл дэх коэффициентуудыг тохируулснаар цэнэгийн хадгалалтыг хангадаг. Эдгээр коэффициентууд нь стехиометрийн харьцааг илэрхийлж, урвалын туршид цэнэгийн тэнцвэртэй тархалтыг зөвшөөрдөг. Үүний үр дүнд, исэлдэн ангижрах урвалд оролцдог бүх электронууд ионы төрөлд эсвэл цахилгаан гүйдэлд тооцогддог тул чөлөөт электрон байхгүй болно.

Хураангуй

Эцэст нь хэлэхэд, тэнцвэртэй исэлдэн ангижрах урвалууд нь тэдгээрийг зохицуулдаг үндсэн зарчмуудаас шалтгаалан чөлөөт электрон байхгүй байгааг харуулдаг. Цэнэг хадгалагдах, исэлдэлтийн төлөвийн тэнцвэржилт, электрон дамжуулалтын мөн чанар нь эдгээр урвалд чөлөөт электрон байхгүй байхад нөлөөлдөг. Стехиометрийн харьцааг дагаж мөрдөж, электрохимийн хуулиудыг дагаж мөрдсөнөөр исэлдэн ангижрах урвалууд нь цэнэгийн төвийг сахисан байдлыг хадгалж, зүйлийн хоорондох хүссэн хувиргалтыг хөнгөвчилдөг. Эдгээр зарчмуудыг ойлгох нь исэлдэн ангижрах урвалын нарийн төвөгтэй байдал, шинжлэх ухаан, үйлдвэрлэлийн янз бүрийн салбарт хэрэглэхийг ойлгоход чухал ач холбогдолтой.